arch/x86/entry/common.c

   1 /*
   2  * common.c - C code for kernel entry and exit
   3  * Copyright (c) 2015 Andrew Lutomirski
   4  * GPL v2
   5  *
   6  * Based on asm and ptrace code by many authors.  The code here originated
   7  * in ptrace.c and signal.c.
   8  */
   9
  10 #include <linux/kernel.h>
  11 #include <linux/sched.h>
  12 #include <linux/sched/task_stack.h>
  13 #include <linux/mm.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/errno.h>
  16 #include <linux/ptrace.h>
  17 #include <linux/tracehook.h>
  18 #include <linux/audit.h>
  19 #include <linux/seccomp.h>
  20 #include <linux/signal.h>
  21 #include <linux/export.h>
  22 #include <linux/context_tracking.h>
  23 #include <linux/user-return-notifier.h>
  24 #include <linux/nospec.h>
  25 #include <linux/uprobes.h>
  26 #include <linux/livepatch.h>
  27 #include <linux/syscalls.h>
  28 #include <linux/uaccess.h>
  29
  30 #include <asm/desc.h>
  31 #include <asm/traps.h>
  32 #include <asm/vdso.h>
  33 #include <asm/cpufeature.h>
  34 #include <asm/fpu/api.h>
  35 #include <asm/nospec-branch.h>
  36
  37 #define CREATE_TRACE_POINTS
  38 #include <trace/events/syscalls.h>
  39
  40 #ifdef CONFIG_CONTEXT_TRACKING
  41 /* Called on entry from user mode with IRQs off. */
  42 __visible inline void enter_from_user_mode(void)
  43 {
  44         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_USER);
  45         user_exit_irqoff();
  46 }
  47 #else
  48 static inline void enter_from_user_mode(void) {}
  49 #endif
  50
  51 static void do_audit_syscall_entry(struct pt_regs *regs, u32 arch)
  52 {
  53 #ifdef CONFIG_X86_64
  54         if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
  55                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->di,
  56                                     regs->si, regs->dx, regs->r10);
  57         } else
  58 #endif
  59         {
  60                 audit_syscall_entry(regs->orig_ax, regs->bx,
  61                                     regs->cx, regs->dx, regs->si);
  62         }
  63 }
  64
  65 /*
  66  * Returns the syscall nr to run (which should match regs->orig_ax) or -1
  67  * to skip the syscall.
  68  */
  69 static long syscall_trace_enter(struct pt_regs *regs)
  70 {
  71         u32 arch = in_ia32_syscall() ? AUDIT_ARCH_I386 : AUDIT_ARCH_X86_64;
  72
  73         struct thread_info *ti = current_thread_info();
  74         unsigned long ret = 0;
  75         bool emulated = false;
  76         u32 work;
  77
  78         if (IS_ENABLED(CONFIG_DEBUG_ENTRY))
  79                 BUG_ON(regs != task_pt_regs(current));
  80
  81         work = READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY;
  82
  83         if (unlikely(work & _TIF_SYSCALL_EMU))
  84                 emulated = true;
  85
  86         if ((emulated || (work & _TIF_SYSCALL_TRACE)) &&
  87             tracehook_report_syscall_entry(regs))
  88                 return -1L;
  89
  90         if (emulated)
  91                 return -1L;
  92
  93 #ifdef CONFIG_SECCOMP
  94         /*
  95          * Do seccomp after ptrace, to catch any tracer changes.
  96          */
  97         if (work & _TIF_SECCOMP) {
  98                 struct seccomp_data sd;
  99
 100                 sd.arch = arch;
 101                 sd.nr = regs->orig_ax;
 102                 sd.instruction_pointer = regs->ip;
 103 #ifdef CONFIG_X86_64
 104                 if (arch == AUDIT_ARCH_X86_64) {
 105                         sd.args[0] = regs->di;
 106                         sd.args[1] = regs->si;
 107                         sd.args[2] = regs->dx;
 108                         sd.args[3] = regs->r10;
 109                         sd.args[4] = regs->r8;
 110                         sd.args[5] = regs->r9;
 111                 } else
 112 #endif
 113                 {
 114                         sd.args[0] = regs->bx;
 115                         sd.args[1] = regs->cx;
 116                         sd.args[2] = regs->dx;
 117                         sd.args[3] = regs->si;
 118                         sd.args[4] = regs->di;
 119                         sd.args[5] = regs->bp;
 120                 }
 121
 122                 ret = __secure_computing(&sd);
 123                 if (ret == -1)
 124                         return ret;
 125         }
 126 #endif
 127
 128         if (unlikely(test_thread_flag(TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)))
 129                 trace_sys_enter(regs, regs->orig_ax);
 130
 131         do_audit_syscall_entry(regs, arch);
 132
 133         return ret ?: regs->orig_ax;
 134 }
 135
 136 #define EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS                             \
 137         (_TIF_SIGPENDING | _TIF_NOTIFY_RESUME | _TIF_UPROBE |   \
 138          _TIF_NEED_RESCHED | _TIF_USER_RETURN_NOTIFY | _TIF_PATCH_PENDING)
 139
 140 static void exit_to_usermode_loop(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 141 {
 142         /*
 143          * In order to return to user mode, we need to have IRQs off with
 144          * none of EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS set.  Several of these flags
 145          * can be set at any time on preemptible kernels if we have IRQs on,
 146          * so we need to loop.  Disabling preemption wouldn't help: doing the
 147          * work to clear some of the flags can sleep.
 148          */
 149         while (true) {
 150                 /* We have work to do. */
 151                 local_irq_enable();
 152
 153                 if (cached_flags & _TIF_NEED_RESCHED)
 154                         schedule();
 155
 156                 if (cached_flags & _TIF_UPROBE)
 157                         uprobe_notify_resume(regs);
 158
 159                 if (cached_flags & _TIF_PATCH_PENDING)
 160                         klp_update_patch_state(current);
 161
 162                 /* deal with pending signal delivery */
 163                 if (cached_flags & _TIF_SIGPENDING)
 164                         do_signal(regs);
 165
 166                 if (cached_flags & _TIF_NOTIFY_RESUME) {
 167                         clear_thread_flag(TIF_NOTIFY_RESUME);
 168                         tracehook_notify_resume(regs);
 169                         rseq_handle_notify_resume(NULL, regs);
 170                 }
 171
 172                 if (cached_flags & _TIF_USER_RETURN_NOTIFY)
 173                         fire_user_return_notifiers();
 174
 175                 /* Disable IRQs and retry */
 176                 local_irq_disable();
 177
 178                 cached_flags = READ_ONCE(current_thread_info()->flags);
 179
 180                 if (!(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 181                         break;
 182         }
 183 }
 184
 185 /* Called with IRQs disabled. */
 186 __visible inline void prepare_exit_to_usermode(struct pt_regs *regs)
 187 {
 188         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 189         u32 cached_flags;
 190
 191         addr_limit_user_check();
 192
 193         lockdep_assert_irqs_disabled();
 194         lockdep_sys_exit();
 195
 196         cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 197
 198         if (unlikely(cached_flags & EXIT_TO_USERMODE_LOOP_FLAGS))
 199                 exit_to_usermode_loop(regs, cached_flags);
 200
 201         /* Reload ti->flags; we may have rescheduled above. */
 202         cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 203
 204         fpregs_assert_state_consistent();
 205         if (unlikely(cached_flags & _TIF_NEED_FPU_LOAD))
 206                 switch_fpu_return();
 207
 208 #ifdef CONFIG_COMPAT
 209         /*
 210          * Compat syscalls set TS_COMPAT.  Make sure we clear it before
 211          * returning to user mode.  We need to clear it *after* signal
 212          * handling, because syscall restart has a fixup for compat
 213          * syscalls.  The fixup is exercised by the ptrace_syscall_32
 214          * selftest.
 215          *
 216          * We also need to clear TS_REGS_POKED_I386: the 32-bit tracer
 217          * special case only applies after poking regs and before the
 218          * very next return to user mode.
 219          */
 220         ti->status &= ~(TS_COMPAT|TS_I386_REGS_POKED);
 221 #endif
 222
 223         user_enter_irqoff();
 224
 225         mds_user_clear_cpu_buffers();
 226 }
 227
 228 #define SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS                         \
 229         (_TIF_SYSCALL_TRACE | _TIF_SYSCALL_AUDIT |      \
 230          _TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 231
 232 static void syscall_slow_exit_work(struct pt_regs *regs, u32 cached_flags)
 233 {
 234         bool step;
 235
 236         audit_syscall_exit(regs);
 237
 238         if (cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACEPOINT)
 239                 trace_sys_exit(regs, regs->ax);
 240
 241         /*
 242          * If TIF_SYSCALL_EMU is set, we only get here because of
 243          * TIF_SINGLESTEP (i.e. this is PTRACE_SYSEMU_SINGLESTEP).
 244          * We already reported this syscall instruction in
 245          * syscall_trace_enter().
 246          */
 247         step = unlikely(
 248                 (cached_flags & (_TIF_SINGLESTEP | _TIF_SYSCALL_EMU))
 249                 == _TIF_SINGLESTEP);
 250         if (step || cached_flags & _TIF_SYSCALL_TRACE)
 251                 tracehook_report_syscall_exit(regs, step);
 252 }
 253
 254 /*
 255  * Called with IRQs on and fully valid regs.  Returns with IRQs off in a
 256  * state such that we can immediately switch to user mode.
 257  */
 258 __visible inline void syscall_return_slowpath(struct pt_regs *regs)
 259 {
 260         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 261         u32 cached_flags = READ_ONCE(ti->flags);
 262
 263         CT_WARN_ON(ct_state() != CONTEXT_KERNEL);
 264
 265         if (IS_ENABLED(CONFIG_PROVE_LOCKING) &&
 266             WARN(irqs_disabled(), "syscall %ld left IRQs disabled", regs->orig_ax))
 267                 local_irq_enable();
 268
 269         rseq_syscall(regs);
 270
 271         /*
 272          * First do one-time work.  If these work items are enabled, we
 273          * want to run them exactly once per syscall exit with IRQs on.
 274          */
 275         if (unlikely(cached_flags & SYSCALL_EXIT_WORK_FLAGS))
 276                 syscall_slow_exit_work(regs, cached_flags);
 277
 278         local_irq_disable();
 279         prepare_exit_to_usermode(regs);
 280 }
 281
 282 #ifdef CONFIG_X86_64
 283 __visible void do_syscall_64(unsigned long nr, struct pt_regs *regs)
 284 {
 285         struct thread_info *ti;
 286
 287         enter_from_user_mode();
 288         local_irq_enable();
 289         ti = current_thread_info();
 290         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY)
 291                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 292
 293         /*
 294          * NB: Native and x32 syscalls are dispatched from the same
 295          * table.  The only functional difference is the x32 bit in
 296          * regs->orig_ax, which changes the behavior of some syscalls.
 297          */
 298         nr &= __SYSCALL_MASK;
 299         if (likely(nr < NR_syscalls)) {
 300                 nr = array_index_nospec(nr, NR_syscalls);
 301                 regs->ax = sys_call_table[nr](regs);
 302         }
 303
 304         syscall_return_slowpath(regs);
 305 }
 306 #endif
 307
 308 #if defined(CONFIG_X86_32) || defined(CONFIG_IA32_EMULATION)
 309 /*
 310  * Does a 32-bit syscall.  Called with IRQs on in CONTEXT_KERNEL.  Does
 311  * all entry and exit work and returns with IRQs off.  This function is
 312  * extremely hot in workloads that use it, and it's usually called from
 313  * do_fast_syscall_32, so forcibly inline it to improve performance.
 314  */
 315 static __always_inline void do_syscall_32_irqs_on(struct pt_regs *regs)
 316 {
 317         struct thread_info *ti = current_thread_info();
 318         unsigned int nr = (unsigned int)regs->orig_ax;
 319
 320 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 321         ti->status |= TS_COMPAT;
 322 #endif
 323
 324         if (READ_ONCE(ti->flags) & _TIF_WORK_SYSCALL_ENTRY) {
 325                 /*
 326                  * Subtlety here: if ptrace pokes something larger than
 327                  * 2^32-1 into orig_ax, this truncates it.  This may or
 328                  * may not be necessary, but it matches the old asm
 329                  * behavior.
 330                  */
 331                 nr = syscall_trace_enter(regs);
 332         }
 333
 334         if (likely(nr < IA32_NR_syscalls)) {
 335                 nr = array_index_nospec(nr, IA32_NR_syscalls);
 336 #ifdef CONFIG_IA32_EMULATION
 337                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](regs);
 338 #else
 339                 /*
 340                  * It's possible that a 32-bit syscall implementation
 341                  * takes a 64-bit parameter but nonetheless assumes that
 342                  * the high bits are zero.  Make sure we zero-extend all
 343                  * of the args.
 344                  */
 345                 regs->ax = ia32_sys_call_table[nr](
 346                         (unsigned int)regs->bx, (unsigned int)regs->cx,
 347                         (unsigned int)regs->dx, (unsigned int)regs->si,
 348                         (unsigned int)regs->di, (unsigned int)regs->bp);
 349 #endif /* CONFIG_IA32_EMULATION */
 350         }
 351
 352         syscall_return_slowpath(regs);
 353 }
 354
 355 /* Handles int $0x80 */
 356 __visible void do_int80_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 357 {
 358         enter_from_user_mode();
 359         local_irq_enable();
 360         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 361 }
 362
 363 /* Returns 0 to return using IRET or 1 to return using SYSEXIT/SYSRETL. */
 364 __visible long do_fast_syscall_32(struct pt_regs *regs)
 365 {
 366         /*
 367          * Called using the internal vDSO SYSENTER/SYSCALL32 calling
 368          * convention.  Adjust regs so it looks like we entered using int80.
 369          */
 370
 371         unsigned long landing_pad = (unsigned long)current->mm->context.vdso +
 372                 vdso_image_32.sym_int80_landing_pad;
 373
 374         /*
 375          * SYSENTER loses EIP, and even SYSCALL32 needs us to skip forward
 376          * so that 'regs->ip -= 2' lands back on an int $0x80 instruction.
 377          * Fix it up.
 378          */
 379         regs->ip = landing_pad;
 380
 381         enter_from_user_mode();
 382
 383         local_irq_enable();
 384
 385         /* Fetch EBP from where the vDSO stashed it. */
 386         if (
 387 #ifdef CONFIG_X86_64
 388                 /*
 389                  * Micro-optimization: the pointer we're following is explicitly
 390                  * 32 bits, so it can't be out of range.
 391                  */
 392                 __get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 393                             (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 394 #else
 395                 get_user(*(u32 *)&regs->bp,
 396                          (u32 __user __force *)(unsigned long)(u32)regs->sp)
 397 #endif
 398                 ) {
 399
 400                 /* User code screwed up. */
 401                 local_irq_disable();
 402                 regs->ax = -EFAULT;
 403                 prepare_exit_to_usermode(regs);
 404                 return 0;       /* Keep it simple: use IRET. */
 405         }
 406
 407         /* Now this is just like a normal syscall. */
 408         do_syscall_32_irqs_on(regs);
 409
 410 #ifdef CONFIG_X86_64
 411         /*
 412          * Opportunistic SYSRETL: if possible, try to return using SYSRETL.
 413          * SYSRETL is available on all 64-bit CPUs, so we don't need to
 414          * bother with SYSEXIT.
 415          *
 416          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 417          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 418          * never the case.
 419          */
 420         return regs->cs == __USER32_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 421                 regs->ip == landing_pad &&
 422                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF)) == 0;
 423 #else
 424         /*
 425          * Opportunistic SYSEXIT: if possible, try to return using SYSEXIT.
 426          *
 427          * Unlike 64-bit opportunistic SYSRET, we can't check that CX == IP,
 428          * because the ECX fixup above will ensure that this is essentially
 429          * never the case.
 430          *
 431          * We don't allow syscalls at all from VM86 mode, but we still
 432          * need to check VM, because we might be returning from sys_vm86.
 433          */
 434         return static_cpu_has(X86_FEATURE_SEP) &&
 435                 regs->cs == __USER_CS && regs->ss == __USER_DS &&
 436                 regs->ip == landing_pad &&
 437                 (regs->flags & (X86_EFLAGS_RF | X86_EFLAGS_TF | X86_EFLAGS_VM)) == 0;
 438 #endif
 439 }
 440 #endif